电液控制作为液压控制的一个新分支,因为其本身的特点正得到越来越广泛的应用。电液控制系统的发展对电液控制技术提出了更高的要求,这必将促进电液控制技术的发展。本文在教研室多年电液控制经验的基础上,提出开发通用型电液系统数字控制器。 通过对电液控制技术的研究,了解电液系统的一般构成,结合多个具体实例,本文提出数字式电液控制器概念,以ARM微处理器为硬件核心,采用多种智能控制算法解决电液系统闭环控制问题。 数字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微处理器LPC2292为硬件核心,配有高速AD、DA转换器。硬件设计注重通用性,具有多种输入、输出通道,可以采集和输出多种、多个模拟量信号和数字量信。具有多种通信接口,可以实现近距离监控或者远距离操控。人机交互通道丰富,具有报警、状态指示、参数显示等功能。采用光电隔离、独立电源、屏蔽外壳等措施保证控制器具有良好的稳定性、可靠性。软件设计采用UC/OS-II嵌入式操作系统,内部集成多种智能控制算法,保证电液系统闭环控制取得良好的效果。开发模拟试验系统,可以模拟电液系统现场的各种信号和闭环回路,实现实验室调试。采用Visual Basic开发上位机软件,配合控制器完成参数修改、保存,绘制实时监控曲线,控制硬件等功能。 控制器解决了电液系统多样性难题,客服模拟控制的缺点。研发出模糊自整定PID算法,它成功解决了闭环控制过程中设定信号不断变化的难题。经过多次现场调试,目前控制器已经成功应用于国内多家企业的轮胎耐久性试验机和密炼机两种电液系统,在这两种系统中成功取代进口国外模拟控制器,并且控制效果好于国外模拟控制器。关键词:电液系统;ARM7;UC/OS-II;模糊自整定
上传时间: 2013-05-31
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MSC1211 单片机是美国德州仪器公司最新推出的集成数字/模拟混合信号的高性能芯片,具有很高的计算速度,时钟频率达到33MHZ,降低了系统噪声和电源功耗,提高了对接收的信号射频数据处理能力;
上传时间: 2013-07-05
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ASIC对产品成本和灵活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有较高的灵活性和较低的成本,然而抗干扰性和可靠性相对较低,运算速度也受到限制.常规ASIC的硬件具有速度优势和较高的可靠性及抗干扰能力,然而不是灵活性较差,就是成本较高.与传统硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的场可编程门阵列(FPGA)的出现,使建立在可再配置硬件基础上的进化硬件(EHW)成为智能硬件电路设计的一种新方法.作为进化算法和可编程器件技术相结合的产物,可重构FPGA的研究属于EHW的研究范畴,是研究EHW的一种具体的实现方法.论文认为面向分类的专用类可重构FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重构电路粒度划分的针对性更强、设计更易实现.论文研究的可重构FPGA的BCH通讯纠错码进化电路是一类ASR-FPGA电路的具体方法,具有一定的实用价值.论文所做的工作主要包括:(1)BCH编译码电路的设计——求取实验用BCH码的生成多项式和校验多项式及其相应的矩阵并构造实验用BCH码;(2)建立基于可重构FPGA的基核——构造具有可重构特性的硬件功能单元,以此作为可重构BCH码电路的设计基础;(3)构造实现可重构BCH纠错码电路的方法——建立可重构纠错码硬件电路算法并进行实验验证;(4)在可重构纠错码电路基础上,构造进化硬件控制功能块的结构,完成各进化RLA控制模块的验证和实现.课题是将可重构BCH码的编译码电路的实现作为一类ASR-FPGA的研究目标,主要成果是根据可编程逻辑电路的特点,选择一种可编程树的电路模型,并将它作为可重构FPGA电路的基核T;通过对循环BCH纠错码的构造原理和电路结构的研究,将基核模型扩展为能满足纠错码电路需要的纠错码基本功能单元T;以T作为再划分的基本单元,对FPGA进行"格式化",使T规则排列在FPGA上,通过对T的控制端的不同配置来实现纠错码的各个功能单元;在可重构基核的基础上提出了纠错码重构电路的嵌套式GA理论模型,将嵌套式GA的染色体串作为进化硬件描述语言,通过转换为相应的VHDL语言描述以实现硬件电路;采用RLA模型的有限状态机FSM方式实现了可重构纠错码电路的EHW的各个控制功能块.在实验方面,利用Xilinx FPGA开发系统中的VHDL语言和电路图相结合的设计方法建立了循环纠错码基核单元的可重构模型,进行循环纠错BCH码的电路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片进行了FPGA实现.课题在研究模型上选取的是比较基本的BCH纠错码电路,立足于解决基于可重构FPGA核的设计的基本问题.课题的研究成果及其总结的一套ASR-FPGA进化硬件电路的设计方法对实际的进化硬件设计具有一定的实际指导意义,提出的基于专用类基核FPGA电路结构的研究方法为新型进化硬件的器件结构的设计也可提供一种借鉴.
上传时间: 2013-07-01
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偏移正交相移键控(OQPSK:Offset Quadrature Phase Shift Keying)调制技术是一种恒包络调制技术,具有频谱利用率高、频谱特性好等特点,广泛应用于卫星通信和移动通信领域。 论文以某型侦收设备中OQPSK解调器的全数字化为研究背景,设计并实现了基于FPGA的全数字OQPSK调制解调器,其中调制器主要用于仿真未知信号,作为测试信号源。论文研究了全数字OQPSK调制解调的基本算法,包括成形滤波器、NCO模型、载波恢复、定时恢复等;完成了整个调制解调算法的MATLAB仿真。在此基础上,采用VHDL硬件描述语言在Xilinx公司ISE7.1开发环境下设计并实现了各个算法模块,并在硬件平台上加以实现。通过实际现场测试,实现了对所侦收信号的正确解调。论文还实现了解调器的百兆以太网接口,使得系统可以方便地将解调数据发送给计算机进行后续处理。
上传时间: 2013-05-19
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随着计算机科学和视频技术的广泛发展,数字图像采集在电子通信与信息处理领域得到了广泛的应用,例如广播电视的数字化、网络视频、监视监控系统等. 视频图像采集卡作为计算机视频应用的前端设备,承担着模拟视频信号向数字视频信号转换的任务,在多媒体时代占据着重要的位置.设计一种功能灵活,使用方便,便于嵌入到系统中的视频信号采集电路具有重要的实用意义. 本文首先介绍数字图像采集系统的发展现状和前景,提出了本次设计的目标: 完成基于PCI总线的高分辨率图像采集卡设计.然后简单介绍了本次设计用到的基本理论:数据采集理论,特别说明了采样和量化的定义与区别,以及量化的几种方式和量化与AD技术之间的关系. 图像采集系统的基本构成,是以数字信号处理器为核心,控制外围的A/D、D/A转换器和外围存储器.本文对比了当下流行的DSP芯片和IFPGA芯片作为数字处理核心的优缺点,并根据系统实际需要,选用FPGA作为数字信号处理器.然后列举了几款常用A/D视频芯片,还介绍了SDRAM控制的基本流程,最后提出了系统的整体设计方案. 图像采集卡的硬件设计分为A/D前端模拟通道设计和FPGA数字信号传输及外围电路设计.本文重点介绍了A/D芯片外围电路连接和使用方法,对PCI总线和它的控制电路也做了详细阐述.对图像采集卡的PCB布局布线也有详细说明. 图像采集卡FPGA内部程序构成也是本文的一个重点.本次的程序设计主要分为数据采集模块,即与A/D接口模块,数据暂存模块,即SDRAM读写控制模块,数据处理模块和数据传输模块,即PCI控制模块.重点在于对的SDRAM的连续读写控制和各个模块间的协调工作.说明了.A/D采集数据从接收到存储详细过程,以及对SDRAM读写状态机和PCI总线的操控. 最后介绍了硬件调试和FPGA程序验证结果.详细说明了以Modelsim为平台的前端功能仿真和后端时序仿真,以及以SignalTapⅡ为平台,程序下载到FPGA中进行的实时验证.结果表明整个图像采集系统基本达到了系统设计中所给出的性能指标,证明了整个系统设计的正确性和合理性.
上传时间: 2013-04-24
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随着电子科学、图像传输处理技术与理论的迅速发展,机器人视频监控技术的实际研究与应用曰益得到重视,并不断地在许多领域取得骄人的成果。特别是近年来,机器人视频监控技术已成为高技术领域一个重要的研究课题。 本论文详细介绍了一种机器人视频监视系统的设计方案,实现了具有前端视频采集、图像传输处理功能的FPGA系统。该系统采用Altera公司的FPGA芯片作为中央处理器,由视频采集模块、异步FIFO模块、I
上传时间: 2013-07-21
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嵌入式图像采集、处理与传输系统具有体积小、稳定性高等优点,在智能交通、电力、通讯、计算机视觉等领域应用广泛。随着DSP技术的发展,在DSP上用软件实现实时视频压缩成为数字视频压缩标准应用的亮点,这种应用比起专门的压缩芯片更具有灵活性和升级潜力。 本文主要研究一种基于DSP TMS320VC5402脱机视频采集、压缩编码和视频数据通信的方法和DSP外围硬件系统设计。 在本设计中,图像采集部分利用SAA7111视频采集芯片完成视频信号的精确采集;利用FPGA完成复杂且高速的逻辑控制及时序设计,完成DSP外扩RAM,Flash等高速硬件电路设计,同时完成DSP的地址译码电路,将采集的数字视频信号存储在DSP外扩存储空间中;用FPGA基于N1OSⅡ来虚拟设计了I
上传时间: 2013-07-02
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随着数字图像处理的应用领域不断扩大,实时处理技术成为研究的热点。VLSI技术的迅猛发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础。其中FPGA(现场可编程门阵列)的特点使其在图像采集和处理方面的应用显得更加经济、灵活、方便。 本文设计了一种以FPGA为工作核心,并实现了PCI接口的图像采集压缩系统。整个系统采用了自顶向下的设计方案,先把系统分成了三大块,即图像采集、PCI接口和图像压缩,然后分别设计各个大模块中的子模块。 首先,利用FPGA对专用视频转换器SAA7111A进行控制,因为SAA7111A是采用IC总线模块,从而完成了对SAA7111A的控制,并通过设计图像采集模块、读/写数据模块、总线管理模块等,实现把标准的模拟视频信号转换成数字视频信号并采集的功能。 其次,在了解PCI规范的前提下,深入地分析了PCI时序和地址配置空间等,设计了简化逻辑的状态机,并用VHDL硬件描述语言设计了程序,完成了简化逻辑的PCI接口设计在FPGA芯片内部的实现,达到了一33MHz、32位数据宽度、支持猝发传输的PCI从设备模块的接口功能,与传统的使用PCI专用接口芯片来实现的PCI接口比较来看,更加节约了系统的逻辑资源,降低了成本,增加了设计的灵活性。 再次,设计了WINDOWS下对PCI接口的驱动程序。驱动程序可以选择不同的方法来完成,当然每个方法都有自己的特点,对几种主要设计驱动程序的方法作以比较之后,本文选择了使用DRIVER WORKS工具来完成。通过对配置空间的设计、系统端口和内存映射的设计、中断服务的设计等,用VC++语言编写了驱动程序。 最后,考虑到增加系统的实用性和完备性,还填加设计了图像的压缩部分。这部分需要完成的工作是在上述系统完成后,再额外地把采集来的视频数据通过另一路数据通道按照一定的格式压缩后存储到硬盘中。本系统中,这部分设计是利用Altera公司提供的IP核来完成压缩的,同时还用VHDL语言在FPGA上设计了IDE硬盘接口,使压缩后的数据存储到硬盘中。
上传时间: 2013-06-01
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随着数字电视技术的飞速发展,数字机顶盒已成为现在模拟电视收看数字电视节目必不可少的设备。而数字机顶盒需要在解码后的模拟视频信号上加入屏幕显示信息(如亮度、色度、信息服务菜单等)以提供给观众良好的界面和灵活的人机交互。 v屏幕显示系统(OSG,On-Screen-Graphics)解决了现有模拟电视无法实现的叠加屏幕显示信息的问题,提供同步输出叠加有各种图形、文字的电视节目图像的功能,其中最主要的部分是OSD(On-Screen-Display),即屏幕显示单元。OSD将叠加的位图图像分为多个OSD块,一般定义为矩形区域。每个矩形区域,例如台标、参数调节框、字幕等,都有独立的4色、16色或256色颜色查找表。同时OSG系统也支持真彩模式。OSD块经由编码/混合器与视频图像进行alpha混合后输出到电视屏幕上。 本文详细介绍了应用FPGA设计包括屏幕显示单元在内的OSG系统的思路和设计过程,描述了模块的划分与功能仿真。在论文前半部分,本文给出了图文屏幕显示系统各子单元的工作流程,接着论文的后半部分,给出了详细的模块接口说明和硬件实现。
上传时间: 2013-07-27
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本论文介绍了几种编码和调制技术的基本原理和课题的总体实现结构,重点分析和讨论了滚降系数可调的成形滤波、内插技术以及滤波器中乘法器、加法器的实现方法。通过外部控制器可对FPGA内部设计的多项参数进行设置,可支持32.000kbps~4.096Mbps范围内的多速率数据传输,适用于各种信道限带性能要求的传输系统。本论文使用一片FPGA芯片实现了信道编码(包括数据加扰、差分编码、卷积码、RS码、交织等)、多种调制方式(BPSK、QPSK、π/4-QPSK、TC8PSK、16QAM)、成形滤波器、多级内插、上变频器、具有连续/突发信号模式的数据源。将本论文的成果移植到某单位的信号源研制平台,基本上可以满足现阶段研制和维修解调设备对信号源的需求,因此具有较高的使用价值。
上传时间: 2013-07-27
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